DE10049373A1

DE10049373A1 - Füllstandsgeber für den Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE10049373A1
Application number: DE10049373A
Authority: DE
Inventors: Roland Huettinger
Original assignee: Alfmeier Praezision AG Baugruppen und Systemlosungen
Current assignee: Alfmeier Praezision SE
Priority date: 1999-10-08
Filing date: 2000-10-05
Publication date: 2001-05-10
Also published as: DE29917759U1; IT1318980B1; ITMI20002166A1; ITMI20002166A0; US7100442B1

Abstract

Bei einem Füllstandsgeber für den Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges ist ein, eine Leiterbahn 8 aus elektrisch leitendem Material aufweisender Dickschichtwiderstand 9 vorhanden. Die Leiterbahn 8 wird von einem Kontaktelement schleifend beaufschlagt. Das Kontaktelement weist einen Silbergehalt auf, der derart verringert ist, dass eine durch Bildung von Silberverbindungen, insbesondere von Silbersulfid, Silbersulfit DOLLAR A und Silbersulfat auf der Kontaktnietoberfläche hervorgerufene Erhöhung des Kontaktwiderstandes vernachlässigbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Füllstandsgeber für den Kraft stofftank eines Kraftfahrzeuges. Solche Geber weisen in aller Regel einen Geberarm auf, dessen eines Ende einen Schwimmer trägt und dessen anderes Ende drehbar gelagert ist. An diesem Ende ist ein Kontaktelement vorhanden, das über wenigstens einen Kontaktniet mit einer als Kreisbogen ausgebildeten Lei terbahn eines Dickschichtwiderstandes in elektrischem Schleifkontakt steht. Die Leiterbahn ist in einzelne, zum Mittelpunkt des Kreisbogens ausgerichtete Stege unterteilt, die mit einer Widerstandsbahn elektrisch verbunden sind. Je nach Winkel- bzw. Drehstellung des Geberarmes befindet sich der Kontaktniet auf einem anderen Steg und damit an einer an deren Stelle der Widerstandsbahn, wodurch sich unterschiedli che Widerstandswerte ergeben. Durch eine entsprechende Ei chung sind den Widerstandswerten bestimmte Füllstandswerte zugeordnet.

Dickschichtwiderstände für Füllstandsgeber umfassen einen z. B. aus einem keramischen Material bestehenden Grundträger, auf dem eine Widerstandsbahn und wenigstens eine von dem Kon taktniet beaufschlagte Leiterbahnbahn aus einem elektrisch leitenden Werkstoff aufgebracht sind. In EP 789321A2 ist ein Füllstandsgeber beschrieben, bei dem zwei Leiterbahnen eines Dickschichtwiderstandes mit Kontaktfingern beaufschlagt sind, wobei diese Finger aus einem Werkstoff bestehen, der neben Palladium, Platin und Kupfer 38 Gew.-% Silber enthält.

In letzter Zeit sind bei solchen Füllstandsgebern zum Teil bereits nach kurzer Einsatzdauer Anzeigefehler und sogar To talausfälle aufgetreten, d. h. die Füllstandsgeber haben über haupt kein elektrisches Signal mehr geliefert. Diese Störun gen sind dann aufgetreten, wenn die Füllstandsgeber in Kraft stoffbehältern aus fluoriertem Polyethylen eingesetzt wurden oder wenn entschwefelter Kraftstoff verwendet wurde.

Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Füll standsgeber vorzuschlagen, der auch unter den genannten Einsatzbedingungen störungsfrei arbeitet.

Diese Aufgabe wird nach Anspruch dadurch gelöst, dass für das Kontaktelement ein Kontaktwerkstoff gewählt wird, dessen Sil bergehalt derart verringert ist, dass die durch die Bildung von Silbersalzen auf der Oberfläche des Kontaktelements her vorgerufene Erhöhung des Kontaktwiderstandes vernachlässigbar ist.

Die Erfindung beruht auf folgenden Beobachtungen und Erkennt nissen: Polyethylenbehälter werden mit Fluorgas behandelt, um sie permeationsdicht gegenüber Kraftstoffdämpfen zu machen. Nach der Fluorbehandlung werden die Behälter belüftet, um ü berschüssiges Fluorgas zu entfernen. In solche Behälter wur den herkömmliche Füllstandsgeber mit Kontaktnieten einge setzt, die ca. 80% Silber und als Rest Nickel enthielten. In die Behälter wurde normaler Kraftstoff eingefüllt. Der Füll stand wurde mit Hilfe einer Pumpe zwischen seinen Grenzwerten stetig verändert. Dabei wurden in bestimmten Zeitabständen die Widerstandkennlinien aufgezeichnet und mit der Wider standskennlinie des Füllstandsgebers in seinem ungebrauchten Zustand verglichen. Die Versuche wurden einige Wochen lang fortgeführt. Es zeigte sich schon nach einigen Tagen eine signifikante Erhöhung des Kontaktwiderstandes zwischen Kon taktelement und Leiterbahn. Mit fortschreitender Versuchsdau er wurde eine weitere Zunahme des Kontaktwiderstandes beo bachtet. Es kam auch gehäuft zu Totalausfällen, d. h. der Füllstandsgeber lieferte überhaupt kein elektrisches Signal mehr. Durch Analysen konnte nun festgestellt werden, dass die beobachteten Störungen auf eine Bildung von elektrisch nicht leitenden Verbindungen des Silbers an der Oberfläche der Kon taktniete, nämlich vor allem die Bildung von Silbersulfid (Ag₂S) zurückzuführen sind. Diese Ergebnisse legen den Schluss nahe, dass für die Umwandlung des Silbers aus dem PE- Material der Behälter freigesetztes Fluor und Fluorwasser stoff verantwortlich sind. Diese Stoffe sind starke Oxidati onsmittel und oxidieren das z. B. in Kontaktnieten enthaltene Silber. Diese Oxidation kann z. B. in dem Zeitraum zwischen der Montage des Füllstandsgebers und der Inbetriebnahme eines Fahrzeugs oder auch danach unter Anwesenheit von in der Umge bungsluft enthaltener Feuchtigkeit stattfinden. Durch nicht näher untersuchte Reaktionsketten bildet sich schließlich bei Anwesenheit von Kraftstoff zumindest Silbersulfid, vermutlich aber auch weitere, den Kontaktwiderstand erhöhende Silberver bindungen wie Silbersulfit und Silbersulfat auf der Kontakt nietoberfläche. Entsprechendes gilt natürlich auch für die silberhaltige Leiterbahn eines Dickschichtwiderstandes. Wei tere Untersuchungen haben schließlich noch gezeigt, dass sich die genannten Silberverbindungen durch Abrieb auf der gesam ten Leiterbahn verteilen, wodurch sich die genannten Störun gen noch verstärken.

Vergleichbare Versuche wurden auch mit nicht fluorierten Be hältern durchgeführt, wobei jedoch mit Wasserstoff entschwe felter Kraftstoff verwendet wurde. Auch hier zeigten sich spätestens nach einigen Wochen die oben beschriebenen Störun gen und Ausfälle. Durch Analyse des Oberflächenmaterials der Kontaktniete konnte auch hier die Bildung der genannten Sil berverbindungen nachgewiesen werden. Die Ursache scheint hier in der Entschwefelung mit Wasserstoff zu liegen. Offensicht lich bleiben trotz Austreibens des Schwefelwasserstoff noch Spuren im Kraftstoff gelöst, die zu den beobachteten Verände rungen der Kontaktniete führen. Die Verwendung von entschwe feltem Kraftstoff in fluorierten PE-Tanks dürfte besonders problematisch sein.

Ein erfindungsgemäßer Füllstandsgeber kann nun unter den be schriebenen Bedingungen eingesetzt werden, ohne dass eine Störung der Anzeigeungenauigkeit oder gar ein Totalsausfall befürchtet werden muss. Vorzugsweise wird ein Kontaktwerk stoff verwendet, in dem Silber nicht oder allenfalls nur in geringsten Spuren bzw. Verunreinigungen vorhanden ist. Ge ringste Silbermengen, führen zwar ebenfalls zu den genannten Störungen. Deren Ausmaß ist aber im Zeitraum der Gebrauchs dauer eines Kraftfahrzeuges gesehen vernachlässigbar. Bei Verwendung von silberfreien Kontaktnieten erübrigt sich eine Abstimmung des noch im Hinblick auf eine gewünschte Lebens dauer tolerierbaren maximalen Silbergehalts.

Bei einem bevorzugten Füllstandsgeber wird als Material für das Kontaktelement ein Kontaktwerkstoff auf Goldbasis verwen det. Gold bildet unter den oben geschilderten Bedingungen, also in einem fluorierten Polyethelenbehälter oder in ent schwefeltem Kraftstoff keine den Kontaktwiderstand erhöhenden Verbindungen. Vorzugsweise wird eine Gold-Nickellegierung verwendet. Die Zulegierung von Nickel erhöht die Verschleiß festigkeit des Kontaktniets. Bevorzugt wird eine Legierung verwendet, die 94 bis 98 Gew.-% Gold und als Rest Nickel ent hält. Als besonders geeignet hat sich eine Legierung mit 96 Gew.-% Gold und 4 Gew.-% Nickel herausgestellt. Bei einem wei teren bevorzugtem Füllstandsgeber wird ein Werkstoff auf Pla tinbasis verwendet. Platin ist von Haus aus so verschleiß fest, dass auf die Verschleißfestigkeit erhöhende Zusätze verzichtet werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird deshalb ein Kontaktniet aus Platin verwendet.

Die Erfindung wird anhand eines in der beigefügten Zeichnun gen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert

Die Abbildung zeigt einen Füllstandsgeber mit einem im we sentlichen plattenförmigen Grundkörper 1 aus Kunststoffmate rial und einem Geberarm 2. An dem einen Ende des Geberarmes 2 ist ein Schwimmer (nicht dargestellt) fixiert. Das andere En de 3 des Geberarms ist an einem Träger 4 fixiert, der schwenkbar am Grundkörper 1 gelagert ist. An der Unterseite des Träger 4 ist eine Kontaktfeder 5 angeordnet, die um die gleiche Achse wie der Träger schwenkbar ist. Die Kontaktfeder weist zwei an der Unterseite des Trägers angeordnete Kontakt zungen 6 auf, die an ihrem Freiende jeweils einen Kontaktniet 7, 7a tragen. Die Kontaktniete 7, 7a stehen jeweils mit der als Kreisbogen ausgebildeten Leiterbahn 8, 8a in Kontakt, die auf einer keramischen Trägerplatte 12 eines Dickschichtwider stands 9 aufgebracht sind. Die Leiterbahnen 8, 8a enthalten wenigstens ein Edelmetall, vorzugsweise Gold oder Platin, je doch kein Silber. Die Kontaktniete bestehen aus einer Gold- Nickel-Legierung mit 26 Gew.-% Gold und 4 Gew.-% Nickel. Im Be triebszustand wird bei wechselnden Kraftstofffüllständen der Geberarm in Richtung des Doppelpfeils 10 hin- und herge schwenkt. Dementsprechend führen die Kontaktniete 7, 7a auf der Leiterbahn 8 eine Bewegung in Richtung der Doppelpfeile 11 aus. Die Leiterbahn 8a ist in eine Vielzahl von seitlich beabstandeten und zum Kreisbogenmittelpunkt hin ausgerichte ten Einzelstegen (nicht dargestellt) unterteilt, die mit ei ner unterhalb der Leiterbahn 8a angeordneten Widerstandsbahn 13 in elektrischem Kontakt stehen. Der Kontaktniet 7a greift von der Leiterbahn 8a bzw. der Widerstandsbahn ein der Win kelstellung des Geberarmes 2 entsprechendes Potential ab, das über den Kontaktniet 7 und die Leiterbahn 8 abgeleitet wird.

Bezugszeichenliste

1

Grundkörper

2

Geberarm

3

Ende

4

Träger

5

Kontaktfeder

6

Kontaktzunge

7

Kontaktniet

8

Schleiferbahn

9

Dickschichtwiderstand

10

Doppelpfeil

11

Doppelpfeil

12

Widerstandsbahn

Claims

1. Füllstandgeber für den Kraftstoffbehälter eines Kraftfahr zeuges, mit einem eine Leiterbahn (8) aus elektrisch lei tendem Material aufweisenden Dickschichtwiderstand (9) und einem die Leiterbahn schleifend beaufschlagenden Kontakt element aus metallischem Werkstoff, wobei die Leiterbahn und das Kontaktelement im Betriebszustand derart angeord net sind, dass sie mit flüssigem Kraftstoff in Berührung kommen können, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktniet aus einem Kontaktwerkstoff besteht, dessen Silbergehalt derart verringert ist, dass eine durch Bildung von Silberverbindungen auf der Kontaktnietoberflä che hervorgerufene Erhöhung des Kontaktwiderstandes vernachlässigbar ist.

2. Füllstandsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktwerkstoff silberfrei ist.

3. Füllstandsgeber nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Kontaktwerkstoff auf Goldbasis.

4. Füllstandsgeber nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktwerkstoff eine Gold-Nickel-Legierung ist.

5. Füllstandsgeber nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Kontaktwerkstoff mit 94 bis 98 Gew.-% Gold, Rest Ni ckel.

5. Füllstandsgeber nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Kontaktwerkstoff mit 96 Gew.-%, Rest Nickel.

6. Füllstandsgeber nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Kontaktwerkstoff auf Platinbasis.

7. Füllstandsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement aus Platin besteht.

8. Füllstandsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement ein Kontaktniet (7) an einem in Richtung auf die Leiterbahn vorgespannten Federelementes ist.

9. Kraftstoffbehälter aus fluoriertem Polyethylen mit einem Füllstandsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 8.

10. Verwendung eines Füllstandgebers nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in einem Kraftstoffbehälter aus fluoriertem Poly ethylen.

11. Verwendung eines Füllstandgebers nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in einem mit entschwefeltem Kraftstoff befüllten Kraftstoffbehälter.